NIELS BOHR: BIOGRAFIJA IN PRISPEVKI - ZNANOST - 2026

Niels Bohr (1885–1962) je bil danski fizik, ki je leta 1922 prejel Nobelovo nagrado za fiziko za raziskave, povezane s strukturo atomov in njihovimi stopnjami sevanja. Vzgojen in izobražen v evropskih deželah, na najprestižnejših angleških univerzah, je bil Bohr tudi priznan raziskovalec in radoveden do filozofije.

Delal je skupaj z drugimi priznanimi znanstveniki in Nobelovci, kot sta JJ Thompson in Ernest Rutherford, ki sta ga spodbudila k nadaljevanju raziskav na atomskem območju.

Bohrovo zanimanje za atomsko strukturo ga je pripeljalo med univerze, da bi našel takšno, ki bi mu dala prostor za raziskovanje po lastnih pogojih.

Niels Bohr je začel z odkritji, ki jih je naredil Rutherford, in jih nadaljeval z razvojem, dokler ni mogel narediti lastnega odtisa na njih.

Bohr je imel družino z več kot šestimi otroki, bil je mentor drugih uglednih znanstvenikov, kot sta Werner Heisenberg in predsednik Kraljevske danske akademije znanosti, pa tudi član drugih znanstvenih akademij po vsem svetu.

Življenjepis

Niels Bohr se je rodila 7. oktobra 1885 v Kopenhagnu, glavnem mestu Danske. Nielsov oče je bil imenovan Christian in bil je profesor fiziologije na univerzi v Københavnu.

Nielsova mati je bila Ellen Adler, katere družina je bila ekonomsko privilegirana in je vplivala na dansko bančno okolje. Nielsove družinske razmere so mu omogočile dostop do izobrazbe, ki se je takrat štela za privilegirano.

Študije

Niels Bohr se je začel zanimati za fiziko in jo študiral na univerzi v Københavnu, s katere je pridobil magisterij iz fizike leta 1911. Kasneje je odpotoval v Anglijo, kjer je študiral v Cavendish Laboratory of the University of Cambridge.

Glavna motivacija za tamkajšnji študij je bila prejem varuha Josepha Johna Thomsona, kemika angleškega porekla, ki je leta 1906 za odkritje elektrona prejel Nobelovo nagrado, posebej za študije, ki jih je opravil o tem, kako se elektrika giblje skozi pline .

Bohrov namen je bil prevesti svojo doktorsko disertacijo v angleščino, kar je bilo ravno povezano s preučevanjem elektronov. Vendar Thomson ni pokazal pravega zanimanja za Bohr, zato se je slednji odločil, da bo tam odšel in določil smer Univerze v Manchestru.

Povezava z Ernestom Rutherfordom

Medtem ko je bil na univerzi v Manchestru, je imel Niels Bohr priložnost deliti z britanskim fizikom in kemikom Ernestom Rutherfordom. Bil je tudi Thomson-ov pomočnik in je pozneje dobil Nobelovo nagrado. Bohr se je veliko naučil od Rutherforda, zlasti na področju radioaktivnosti in modelov atoma.

S časom je sodelovanje med dvema znanstvenikoma raslo in prijateljstvo je raslo. Eden od dogodkov, pri katerem sta oba znanstvenika sodelovala na poskusnem področju, je bil povezan z modelom atoma, ki ga je predlagal Rutherford.

Ta model je bil resničen na konceptualnem področju, vendar ga ni bilo mogoče zasnovati tako, da bi ga uokviril v zakone klasične fizike. Glede na to si je Bohr upal trditi, da je razlog za to, da za dinamiko atomov niso veljali zakoni klasične fizike.

Nordijski inštitut za teoretično fiziko

Niels Bohr je veljal za sramežljivega in introvertiranega človeka, vendar mu je serija esejev, ki jih je objavil leta 1913, prinesla široko priznanje na znanstvenem področju, zaradi česar je postal priznana javna osebnost. Ti eseji so bili povezani z njegovo predstavo o strukturi atoma.

Leta 1916 je Bohr odpotoval v Kopenhagen in tam v rodnem kraju začel poučevati teoretično fiziko na univerzi v Københavnu, kjer je študiral.

Ker je bil na tem položaju in zahvaljujoč prej pridobljeni slavi, je Bohr pridobil dovolj denarja, ki je bil potreben za ustanovitev leta 1920 Nordijskega inštituta za teoretično fiziko.

Danski fizik je ta inštitut vodil od leta 1921 do 1962, leta, ko je umrl. Kasneje je inštitut spremenil ime in se je imenoval Institut Niels Bohr, v čast svojega ustanovitelja.

Zelo kmalu je ta institut postal referenca v zvezi z najpomembnejšimi odkritji, ki so se takrat izvajala v zvezi z atomom in njegovo konformacijo.

Nordijski inštitut za teoretično fiziko je bil v kratkem enak z drugimi univerzami z več tradicije, kot sta nemški univerzi Göttingen in München.

Københavnska šola

20. stoletja so bila za Nielsa Bohra zelo pomembna, saj je v teh letih izdal dve temeljni načeli svojih teorij: načelo dopisovanja, izdano leta 1923, in načelo dopolnjevanja, dodano leta 1928.

Zgoraj omenjena načela so bila osnova, na kateri se je začela oblikovati Kopenhagenska šola kvantne mehanike, imenovana tudi kopenhagenska razlaga.

Ta šola je našla nasprotnike v velikih znanstvenikih, kot je sam Albert Einstein, ki je po nasprotovanju različnim pristopom na koncu priznal Nielsa Bohra kot enega najboljših znanstvenih raziskovalcev tistega časa.

Po drugi strani je leta 1922 prejel Nobelovo nagrado za fiziko za poskuse, povezane z atomskim prestrukturiranjem, istega leta pa se mu je rodil edini sin Aage Niels Bohr, ki je na koncu študiral na inštitutu, ki mu je Niels predsedoval. Kasneje je postal njen direktor, poleg tega pa je leta 1975 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

V tridesetih letih se je Bohr naselil v ZDA in se osredotočil na oglaševanje področja jedrske cepitve. V tem kontekstu je Bohr določil deljivo značilnost plutonija.

Konec tega desetletja, leta 1939, se je Bohr vrnil v København in dobil imenovanje predsednika kraljevske danske akademije znanosti.

Druga svetovna vojna

Leta 1940 je bil Niels Bohr v Kopenhagnu in zaradi druge svetovne vojne je bil tri leta pozneje skupaj z družino prisiljen zbežati na Švedsko, ker je imel Bohr židovsko poreklo.

Iz Švedske je Bohr odpotoval v ZDA. Tam se je ustalil in se pridružil skupinskemu timu za projekt Manhattan, ki je izdelal prvo atomsko bombo. Ta projekt je bil izveden v laboratoriju, ki se nahaja v Los Alamosu v Novi Mehiki in med svojim sodelovanjem v omenjenem projektu je Bohr spremenil ime v Nicholas Baker.

Domov in smrt

Konec druge svetovne vojne se je Bohr vrnil v København, kjer je znova postal direktor nordijskega inštituta za teoretično fiziko in se vedno zavzemal za uporabo atomske energije s koristnimi cilji, pri čemer je vedno iskal učinkovitost v različnih procesih.

Ta nagib je posledica dejstva, da se je Bohr zavedal velike škode, ki jo lahko naredi tisto, kar je odkril, hkrati pa je vedel, da obstaja več konstruktivne uporabnosti za to vrsto zelo močne energije. Torej, od petdesetih let se je Niels Bohr posvetil organiziranju konferenc o miroljubni uporabi atomske energije.

Kot smo že omenili, Bohr ni pogrešal razsežnosti atomske energije, zato je poleg zagovarjanja njene pravilne uporabe določil tudi, da morajo vlade zagotoviti, da se ta energija ne uporablja uničevalno.

Ta pojem je bil uveden leta 1951 v manifestu, ki ga je podpisalo več kot sto takrat priznanih raziskovalcev in znanstvenikov.

Kot posledica tega dejanja in njegovega prejšnjega dela v prid miroljubne uporabe atomske energije mu je leta 1957 Fordova fundacija podelila nagrado Atoms for Peace, dodeljeno osebnostim, ki si prizadevajo za spodbujanje pozitivne uporabe te vrste energije.

Niels Bohr je umrl 18. novembra 1962 v rodnem mestu Kopenhagen v starosti 77 let.

Prispevki in odkritja Nielsa Bohra

Bohr in Albert Einstein

Model in zgradba atoma

Atomični model Nielsa Bohra velja za enega njegovih največjih prispevkov k svetu fizike in znanosti nasploh. Bil je prvi, ki je atom razstavil kot pozitivno nabiti jedro, ki ga obkrožajo krožeči elektroni.

Bohru je uspelo odkriti notranji delovni mehanizem atoma: elektroni so sposobni neodvisno orbitirati okoli jedra. Število elektronov, prisotnih v zunanji orbiti jedra, določa lastnosti fizikalnega elementa.

Za pridobitev tega atomskega modela je Bohr uporabil kvantno teorijo Maxa Plancka na atomski model, ki ga je razvil Rutherford, in tako dobil model, ki mu je prislužil Nobelovo nagrado. Bohr je atomsko strukturo predstavil kot majhen osončje.

Kvantni pojmi na atomski ravni

Zaradi tega je Bohrov atomski model veljal za revolucionarnega, je bila metoda, ki jo je uporabil za dosego: uporaba kvantnih teorij fizike in njihova povezanost z atomskimi pojavi.

S temi aplikacijami je Bohr lahko določil gibanje elektronov okoli atomskega jedra, pa tudi spremembe njihovih lastnosti.

Na enak način je s pomočjo teh konceptov lahko dojel predstavo, kako je materija sposobna absorbirati in oddajati svetlobo iz svojih najbolj neopaznih notranjih struktur.

Odkritje izrek Bohr-van Leeuwen

Izrek Bohr-van Leeuwen je teorem, ki se uporablja za področje mehanike. Leta 1911 ga je najprej deloval Bohr, pozneje pa ga dopolnil Van Leeuwen, uporaba te teoreme pa je lahko razlikovala področje klasične fizike od kvantne fizike.

Izrek pravi, da bo namagnetizacija, ki izhaja iz uporabe klasične mehanike in statistične mehanike, vedno enaka nič. Bohr in van Leeuwen sta uspela dočakati določene koncepte, ki bi jih lahko razvili le s pomočjo kvantne fizike.

Danes se izrek obeh znanstvenikov uspešno uporablja na področjih, kot so fizika plazme, elektromehanika in elektrotehnika.

Načelo dopolnjevanja

Znotraj kvantne mehanike načelo komplementarnosti, ki ga je oblikoval Bohr, ki hkrati predstavlja teoretični in posledični pristop, trdi, da imajo predmeti, ki so podvrženi kvantnim procesom, komplementarne atribucije, ki jih ni mogoče opazovati ali meriti hkrati.

To načelo dopolnjevanja izhaja iz drugega postulata, ki ga je razvil Bohr: interpretacija iz Københavna; temeljnega za raziskovanje kvantne mehanike.

Kopenhagenska razlaga

Niels Bohr je s pomočjo znanstvenikov Max Borna in Wernerja Heisenberga razvil to razlago kvantne mehanike, ki je omogočila razjasnitev nekaterih elementov, ki omogočajo mehanske procese, pa tudi njihove razlike. Formulirano leta 1927, velja za tradicionalno razlago.

V skladu s kopenhagensko razlago fizični sistemi nimajo določenih lastnosti, preden so podvrženi meritvam, kvantna mehanika pa je sposobna samo napovedati verjetnosti, s katerimi bodo opravljene meritve dale določene rezultate.

Struktura periodične tabele

Iz svoje interpretacije atomskega modela je Bohr lahko podrobneje strukturiral periodično tabelo obstoječih elementov.

Lahko je izjavil, da so kemijske lastnosti in vezavna sposobnost elementa tesno povezane z valencijskim nabojem.

Bohrovo delo, uporabljeno na periodični tabeli, je privedlo do razvoja novega področja kemije: kvantne kemije.

Podobno element, znan kot Boron (Bohrium, Bh), dobi svoje ime po čast Niels Bohr.

Jedrske reakcije

S pomočjo predlaganega modela je Bohr lahko predlagal in vzpostavil mehanizme jedrskih reakcij iz dvostopenjskega procesa.

Z bombardiranjem nizkoenergijskih delcev nastane novo jedro z nizko stabilnostjo, ki bo sčasoma oddajalo gama žarke, medtem ko njegova celovitost propada.

Bohrovo odkritje je dolgo veljalo za ključno na znanstvenem področju, dokler ga leta, leta njegov sin Aage Bohr ni razvil in izboljšal.

Pojasnilo jedrske cepitve

Jedrska cepitev je proces jedrske reakcije, pri katerem se atomsko jedro začne deliti na manjše dele.

Ta proces lahko proizvede velike količine protonov in fotonov, hkrati in nenehno sprošča energijo.

Niels Bohr je razvil model, ki je omogočil razlago procesa jedrskega cepitve nekaterih elementov. Ta model je bil sestavljen iz opazovanja kapljice tekočine, ki bi predstavljala strukturo jedra.

Na enak način, kot je mogoče integralno strukturo kapljice ločiti na dva podobna dela, je Bohr uspel pokazati, da se isto lahko zgodi z atomskim jedrom, ki je sposobno ustvariti nove procese tvorbe ali propadanja na atomski ravni.

Reference

1. Bohr, N. (1955). Človek in fizikalna znanost. Teorija: Mednarodna revija za teorijo, zgodovino in temelje znanosti, 3-8.
2. Lozada, RS (2008). Niels Bohr. Univerzitetni akt, 36–39.
3. Nobel Media AB. (2014). Niels Bohr - Dejstva. Pridobljeno z Nobelprize.org: nobelprize.org
4. Savoie, B. (2014). Strog dokaz teorema Bohr-van Leeuwen v meji polklasike. RMP, 50.
5. Uredniki Encyclopædia Britannica. (17. november 2016). Model sestavljenega jedra. Pridobljeno iz Enciklopedije Britannica: britannica.com.